1
dr Artur Bartoszewski -Podstawy programowania, sem 1 - WYKŁADWykład 12:
Wskaźniki
Wskaźniki i tablice Zmienne dynamiczne
Podstawy programowania
2
Wskaźniki
Podstawy programowania w C++
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
3
Pojęcie wskaźnika
Podstawy
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
Wskaźnik na zmienną danego typu to zmienna, która przechowuje adres zmiennej danego typu.
Zmienne statyczne są niczym innym jak tylko obszarami pamięci operacyjnej RAM przyznanymi do przechowywania danych.
Odwołując się do zmiennej poprzez jej nazwę odwołujemy się do przydzielonej jej pamięci.
Wartością wskaźnika jest adres pamięci RAM, gdzie znajduje się taka zmienna.
Adres zmiennej przechowujemy w zmiennej
wskaźnikowej.
4
Definiowanie wskaźników
Wskaźniki
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
Zmienne wskaźnikowe dzielą się na różne typy – przeznaczone do przechowywania adresów różnych typów danych.
typ_wskazywanego_obiektu * nazwa wskaźnika;
Np.:
int *wsk_na_int;
char * wsk_na_znak;
float * wsk_na_float;
5
Pojęcie wskaźnika
Podstawy
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
Aby uzyskać adres zmiennej statycznej, który można przechowywać w zmiennej wskaźnikowej posłużyć się można operatorem &
Zdefiniowanie wskaźnika na int oraz zmiennej typu int
Przekazanie adresu „zmiennej” do wskaźnika
6
Posługiwanie się wskaźnikami
Wskaźniki
int *x; - definicja wskaźnika do obiektów typu int int st; - definicja obiektu typu int z liczbą 100 x = &st; - ustawienie wskaźnika na obiekt st
cout << *x; - wypisanie wartości obiektu wskazywanego przez x cin >> *x; - zapisanie wartości do wskaźnika
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
7
Posługiwanie się wskaźnikami
Wskaźniki
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
8
Posługiwanie się wskaźnikami
Wskaźniki
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
Wskaźniki jako argumenty funkcji - przekazując wskaźniki jako argumenty funkcji sprawiamy, że z wnętrza funkcji mamy pełny dostęp do zmiennych przekazanych jako argumenty (możemy je modyfikować).
Efekt jest podobny jak przy przekazywaniu argumentów przez referencję.
9
Obsługa tablicy za pomocą wskaźników
Podstawy programowania w C++
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
10
Adres tablicy
Podstawy
NAZWA TABLICY jest równocześnie
ADRESEM JEJ ZEROWEGO ELEMENTU
Dla: int tab[10];
zapis: tab
jest równoznaczny z: &tab[0]
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
11
Wskaźnik do tablicy
Podstawy
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
Obsługa tablic za pomocą zmiennych:
12
Wskaźnik do tablicy
Podstawy
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
Po elementach tablicy możemy poruszać się na dwa sposoby:
1. przy użyciu indeksów podając kolejne numery komórek począwszy od 0,
2. przeskakując kolejne komórki tablicy z wykorzystaniem
wskaźnika.
13
Wskaźnik do tablicy
Podstawy
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
Przykład – wypisanie elementów tablicy poruszając się po niej
wskaźnikiem.
14
Przekazywanie tablic do funkcji
Podstawy programowania w C++
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
15
Przekazywanie tablic do funkcji
Podstawy
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
Tablicy nie można przesłać przez wartość.
Można tak przesłać pojedyncze jej elementy, ale nie całość.
Mamy funkcję o nagłówku:
void funkcja (float tab[]);
która spodziewa się jako argumentu: tablicy liczb typu float, Taką funkcję wywołujemy na przykład tak:
float tablica[4]={ 7, 8.1, 4, 4.12};
funkcja (tablica);
16
Stałe wskaźniki i
wskaźniki na stałe
Podstawy programowania w C++
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
17
Wskaźniki i stałe
Podstawy
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
Wskaźnik na stałą – wskazuje na zmienną typu z kwantyfikatorem const (stałą).
18
Wskaźniki i stałe
Podstawy
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
Stały wskaźnik – wskazuje zawsze w to samo miejse pamięci (nie można go przesuwać)
Przykładem stałego wskaźnika jest nazwa tablicy
19
Wskaźniki na funkcję
Podstawy programowania w C++
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
20
Wskaźniki na funkcję
Podstawy
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
Wskaźnik na funkcję – przechowuje adres funkcji. Może być wykorzystany do jej wywołania.
Definicja:
Przypisanie adresu funkcji:
21
Wskaźniki do funkcji
Podstawy
dr Artur Bartoszewski - Podstawy programowania sem. 1 - WYKŁAD
22
Zmienne dynamiczne
Podstawy programowania w C++
dr Artur Bartoszewski - Programowanie obiektowe , sem. 1I - WYKŁAD
23
Zmienne dynamiczne
Wskaźniki i zmienne dynamiczne
dr Artur Bartoszewski - Programowanie obiektowe , sem. 1I - WYKŁAD
Wskaźniki można zastosować do dynamicznej alokacji zmiennych – czyli rezerwacji w pamięci obszarów do przechowywania zmiennych w trakcie działania programu.
Tak stworzona zmienna nie ma nazwy, lecz tylko adres.
Adres ten przechowywany jest w statycznej zmiennej
wskaźnikowej (lub bardziej skomplikowanej strukturze danych
takiej jak lista lub drzewo binarne).
24
Zmienne dynamiczne
Wskaźniki i zmienne dynamiczne
dr Artur Bartoszewski - Programowanie obiektowe , sem. 1I - WYKŁAD
Do dynamicznej alokacji zmiennych służy operator new
int *wsk;
wsk = new int;
Lub krócej:
int *wsk = new int;
Operator new na podstawie typu zmiennej (lub też typu i rozmiaru tablicy) przydzieli odpowiednią ilość pamięci.
Jeśli przydział pamięci powiódł się, to wartość zmiennej „wsk” będzie różna od zera.
Jeśli wartość wskaźnika będzie równa 0, to pamięć nie została przydzielona.
Wartość 0 bardzo często jest zastępowana stałą NULL (zalecane).
Sytuacje w których pamięć nie może zostać przydzielona:
1. rozmiar bloku pamięci, który chcesz zarezerwować jest zbyt duży;
2. system nie posiada więcej zasobów pamięci i w związku z tym nie może jej przydzielić.
25
Zmienne dynamiczne
Wskaźniki i zmienne dynamiczne
dr Artur Bartoszewski - Programowanie obiektowe , sem. 1I - WYKŁAD
Do dynamicznej alokacji zmiennych służy operator new
int *wsk;
wsk = new int;
Lub krócej:
int *wsk = new int;
Do usunięcia z pamięci zmiennej dynamicznej służy operator delete
delete wsk;
W języku C do przydzielania i zwalniania pamięci służyły głównie funkcje malloc() i free() w C++ zostały one zastąpione
operatorami new i delete.
26
Zmienne dynamiczne
Wskaźniki i zmienne dynamiczne
dr Artur Bartoszewski - Programowanie obiektowe , sem. 1I - WYKŁAD
Za pomocą operatora delete kasuje się tylko obiekty stworzone operatorem new
Próba skasowania czegokolwiek innego jest błędem.
Uwaga: nie należy dwukrotnie kasować obiektu.
Wyjątkiem jest zastosowanie operatora delete w stosunku do
wskaźnika pokazującego na adres zerowy (NULL) – ponieważ
żaden obiekt nie może mieć adresu 0 - taka konstrukcja nie
powoduje błędu.
27
Zmienne dynamiczne
Wskaźniki i zmienne dynamiczne
dr Artur Bartoszewski - Programowanie obiektowe , sem. 1I - WYKŁAD
Często stosowana konstrukcja zabezpieczająca przed podwójnym kasowaniem obiektów:
int *wskaznik = new int;
// ……..
delete wskaznik;
wskaznik = NULL;
// ……….
delete wskaźnik; // nie spowoduje bledu
28
Zmienne dynamiczne
Wskaźniki i zmienne dynamiczne
dr Artur Bartoszewski - Programowanie obiektowe , sem. 1I - WYKŁAD
Cechy obiektów dynamicznych.
• Obiekty utworzone dynamicznie istnieją od momentu, gdy je utworzymy operatorem new do momentu, gdy je skasujemy operatorem delete.
• Obiekt utworzony dynamicznie nie ma nazwy. Można nim operować tylko za pomocą wskaźników.
• Obiektów takich nie obowiązują zwykłe zasady o zakresie ważności (zasady mówiące w których miejscach programu są widzialne, a w których niewidzialne pomimo, że istnieją). Jeśli tylko jest w danym momencie dostępny choćby jeden wskaźnik, który na taki obiekt pokazuje, to mamy do tego obiektu dostęp.
• Obiekty dynamicznie nie są inicjalizowane zerami (po utworzeniu
zawierają przypadkowe wartości).
29
Tablice dynamiczne
Wskaźniki i zmienne dynamiczne
dr Artur Bartoszewski - Programowanie obiektowe , sem. 1I - WYKŁAD
Dynamiczna alokacja tablic:
int *wsk;
wsk = new int [1000];
Lub krócej:
int *wsk = new int [1000];
Rozmiar tablicy nie musi być stałą. Wystarczy, że jego wartość będzie
znana w momencie alokacji tablicy (niekoniecznie w momencie
kompilacji programu)
30
Tablice dynamiczne
Wskaźniki i zmienne dynamiczne
dr Artur Bartoszewski - Programowanie obiektowe , sem. 1I - WYKŁAD
Do usunięcia z pamięci dynamicznej tablicy służy konstrukcja:
delete [] wsk;
Jeśli przydzieliliśmy pamięć określając ilość elementów tablicy to
musimy poinformować operator delete o tym, że wskaźnik wskazywał na tablicę – inaczej usuniemy tylko jej pierwszy element.
Aby to zrobić dopisujemy zaraz za operatorem nawiasy kwadratowe [ ]
Nie podajemy w nich rozmiaru tablicy, ponieważ operator sam ustala
rozmiar bloku jaki został przydzielony.
31
Tablice dynamiczne
Wskaźniki i zmienne dynamiczne
dr Artur Bartoszewski - Programowanie obiektowe , sem. 1I - WYKŁAD
32
Tablice wskaźników
Wskaźniki i zmienne dynamiczne
dr Artur Bartoszewski - Programowanie obiektowe , sem. 1I - WYKŁAD
W tablicy przechowywać można wszystkie rodzaje zmiennych prostych, w tym także wskaźniki adresami różnych miejsc w pamięci.
int *tabl_wsk[1000];
33
Tablice wskaźników do zmiennych dynamicznych
Wskaźniki i zmienne dynamiczne
dr Artur Bartoszewski - Programowanie obiektowe , sem. 1I - WYKŁAD
tablica
34
Tablica dynamiczna dwuwymiarowa
Wskaźniki i zmienne dynamiczne
dr Artur Bartoszewski - Programowanie obiektowe , sem. 1I - WYKŁAD
Tablica dynamiczna dwuwymiarowa to tak naprawdę tablica wskaźników do poszczególnych wymiarów (tablic).
Podczas deklaracji tablicy mamy pełną kontrolę nad wielkością
poszczególnych wymiarów (tablic), statycznie nie da się osiągnąć
takich efektów.
35
Tablica dynamiczna dwuwymiarowa
Wskaźniki i zmienne dynamiczne
dr Artur Bartoszewski - Programowanie obiektowe , sem. 1I - WYKŁAD
Generowanie tablicy dwuwymiarowej dynamicznej odbywa dwuetapowo.:
1. tworzymy tablicę wskaźników wskazujących na tablicę
2. tworzymy tablice jednowymiarowe, które „podczepiamy” pod tablicę główną.
int * * tablica2D Tablica wskaźników
do tablic podrzędnych
Tablice drugiego wymiaru nie mają nazw – tylko wskaźniki do początku zapisane w tablicy
nadrzędnej Nazwa tablicy zapisana jest
jako wskaźnik do wskaźnika do zmiennej
(takiej jak przechowywane w
tablicach podrzędnych)
36
Tablica dynamiczna dwuwymiarowa
Wskaźniki i zmienne dynamiczne
dr Artur Bartoszewski - Programowanie obiektowe , sem. 1I - WYKŁAD
37
Literatura:
W prezentacji wykorzystano przykłady i fragmenty:
• Grębosz J. : Symfonia C++, Programowanie w języku C++
orientowane obiektowo, Wydawnictwo Edition 2000.
• Jakubczyk K.: Turbo Pascal i Borland C++ Przykłady, Helion.
Warto zajrzeć także do:
• Sokół R. : Microsoft Visual Studio 2012 Programowanie w Ci C++, Helion.
• Kerninghan B. W., Ritchie D. M.: język ANSI C, Wydawnictwo Naukowo Techniczne.
Dla bardziej zaawansowanych:
• Grębosz J. : Pasja C++, Wydawnictwo Edition 2000.
• Meyers S.: język C++ bardziej efektywnie, Wydawnictwo Naukowo Techniczne
dr Artur Bartoszewski -Podstawy programowania, sem 1 - WYKŁAD
